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1、摘 要 本文依据液压传动原理和PLC控制技术，设计了一套基于PLC控制的单面多轴组合钻床的液压系统。该系统能自动完成机床的快进、工进、快退以及夹紧松开的动作循环，从而减轻工人劳动强度，提高生产效率。依据单面多轴组合钻床工作循环的要求，本文主要开展的工作有：液压系统的设计、PLC控制系统的设计以及液压站的设计。液压系统的设计主要完成了液压系统原理图的拟定、液压元件的计算与选型；控制系统的设计主要进行控制系统动作流程图的拟定、I/O口分配、接线图绘制和程序编制及上机调试；液压站的设计主要是确定液压站的结构形式、油箱的结构设计及在Pro/E环境下的油路块设计。关键词：液压站；PLC控制；液压系统；组
2、合机床；Pro/EIABSTRACT According to hydraulic control principle and PLC control technology, this paper designed a hydraulic system of single multi-axis drilling machine based on the combination. The system can automatically complete the machines action cycle such as fast-forward, working forward, rewind
3、, and release the clamping, by this, the workers labor intensity has been reduced and the production efficiency has been improved. On the basis of the requirements of the working cycle of single multi-axis combination drilling machine, the work of this paper are: the hydraulic system design, PLC con
4、trol system design and hydraulic design. Complete hydraulic system design of the main hydraulic system schematic formulation, calculation and selection of hydraulic components; control system to control the main operation flow chart of the proposed system, I / O port allocation, wiring and programmi
5、ng, and drawing on machine debugging; hydraulic station are designed primarily to determine the structure of the form of hydraulic, fuel tank structural design and in Pro / e environment oil block design. Key words: hydraulic; PLC control; hydraulic system; combination machine; Pro / E43目 录摘 要IABSTR
6、ACTII1 绪 论11.1 机床在国民经济的地位及其发展简史11.2 组合机床的国内外现状21.2.1 国内组合机床现状21.2.2 国外组合机床现状31.3 课题设计的目的和意义41.4 设计内容41.5 本章小结42 液压系统的设计与计算52.1 液压传动的的概况及概念52.1.1 液压传动52.1.2 液压系统的组成52.1.3 液压系统的应用52.2 液压传动系统的设计内容与步骤52.2.1 明确对液压系统的设计要求62.2.2 分析工况，确定液压系统的主要参数62.2.3 进行液压系统的方案设计92.2.4 计算与选择液压元件92.2.5 验算液压系统性能112.2.6 绘制正式工
7、作图，编制技术文件132.3 液压传动系统设计与计算142.3.1 液压系统的设计要求142.3.2 组合机床工作情况分析，确定液压系统主要参数142.3.3 设计方案，拟定液压系统原理图172.3.4 计算和选择液压元件182.3.5 验算液压系统性能212.4 本章小结243 液压站的设计253.1 液压站的结构设计253.1.1 液压泵组的安装方式253.1.2 油箱的设计263.1.3 其它元件的选择293.2 油路块的三维造型设计293.2.1 液压集成回路设计293.2.2 Pro/E环境下各块的设计303.2.3 工程图的转换353.3 液压站装配图的绘制373.4 本章小结37
8、4 卧式单面多轴钻孔组合机床液压控制系统的设计384.1 液压系统PLC控制模块的设计384.1.1 可编程序控制器的特点和应用384.1.2 工艺流程的编写394.1.3 输入输出电路I/O口的分配394.2 接线图的绘制414.3 梯形图的绘制414.4 指令表的转化434.5 安装调试444.6 本章小结44结 论46致 谢47参考文献48附 录 液压站装配图491 绪 论1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造
9、、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。 机床是人类在长期生产实践中，不断改
10、进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工
11、效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。 上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、
12、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。 综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。 我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前
13、，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。 经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我
14、国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.2 组合机床的国内外现状 世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。 1.2.1 国内组合机床现状 我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积
15、极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2004年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。（1）行业企业产品结构的变化 组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2003年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；2004年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；而2005年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近2003年全年水平，故市场在向数控、高
